一种速度采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种速度采集装置及方法，该装置包括：速度信号采集模块、信号调理模块、信号处理模块和信号计算模块，其中，速度信号采集模块将采集到的机车外部磁电式编码器的正弦波速度信号发送给所述信号调理模块；信号调理模块调理接收到的所述正弦波速度信号，得到调理信号，并发送给所述信号处理模块；信号处理模块处理得到包含频率信息的处理信号，并将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块。计算模块计算获得频率值进而得到电机速度。通过本发明专利技术实现了对电机速度信号的采集精度高以及可靠性强的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及速度采集
，特别是涉及一种机车磁电式正弦波旋转编码器速度采集装置及方法。
技术介绍
伴随着中国铁路的发展，对机车的性能提出了较高的要求。机车速度作为机车运行安全的重要指标之一，得到了安全部门和机务部门的重视。同时，要实现对机车的良好地控制也需要通过采集更精确、更及时和更准确的电机速度信号。由于电机的控制器驱动电机运转，而电机通常带着编码器旋转，编码器的反馈信号输送到控制器，就能够使控制器获得电机的运行情况。为了保证良好地电机控制性能，编码器的反馈信号必须能够提供大量的脉冲，尤其是在转速很低的时候，但是采用传统的增量式编码器会产生大量的脉冲，会带来多方面的问题，而当电机高速旋转(超过6000rpm)时，传输和处理数字信号是困难的。在这种情况下，传统的增量式编码器处理给伺服电机的信号所需带宽将容易超过MHz门限。针对上述问题，通常会采用磁电式旋转编码器解决低速度传统增量式编码器脉冲的问题，同时也由于磁电式编码传感器不需要额外供电装置，同时安装简单，所以在目前对磁电式旋转编码器在机车控制方面使用较多。但是，由于低速度段磁电式编码器输出信号频率较低及幅值较小，现有的速度采集装置灵敏度较低，对电机速度信息判断不准确，基本不能参与车辆的控制；同时目前的电机速度处理多为单一的通道采集，一旦发生硬件故障将会隔离电机，大大降低装置的可靠性。而现有的速度采集装置采集到的电机速度信号存在着精度较低和可靠性较弱的问题，已经不能满足现有的机车控制方面的要求。
技术实现思路
针对于上述问题，本专利技术提供一种速度采集装置及方法，用以实现对电机速度信号的采集精度高以及可靠性强的目的。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种速度采集装置，该装置包括：所述速度信号采集模块，用于将采集到的机车外部磁电式编码器的正弦波速度信号发送给所述信号调理模块；所述信号调理模块，用于调理接收到的所述正弦波速度信号，得到调理信号，并发送给所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于处理接收到的所述调理信号，得到包含频率信息的处理信号，并将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块；所述信号计算模块，用于根据所述包含频率信息的处理信号计算获得频率值，并通过所述频率值计算得到电机速度。优选的，所述信号调理模块包括分压电路，与所述分压电路相连的防护箝位及滤波电路，以及与所述防护箝位及滤波电路相连的增益电路，其中，所述分压电路，用于对接收到的所述正弦波速度信号进行降压处理，得到降压后的第一正弦波速度信号，并将所述第一正弦波信号发送给所述防护箝位及滤波电路；所述防护箝位及滤波电路，用于将接收到的第一正弦波信号转换为稳定的信号后进行信号的滤波调理得到第一调理信号，将所述第一调理信号发送给所述增益电路；所述增益电路，用于对接收到的第一调理信号进行固定增益的放大，得到所述调理信号，并发送给所述信号处理模块。优选的，所述防护箝位及滤波电路包括防护箝位电路，以及与所述防护箝位电路相连的滤波电路，其中，所述防护箝位电路，用于抑制所述第一正弦波速度信号产生高压幅值，得到稳定的第一正弦波信号，并发送给所述滤波电路；所述滤波电路，用于消除所述稳定的第一正弦波速度信号中的高频噪声，得到所述第一调理信号，并发送给所述增益电路。优选的，所述信号处理模块包括电压采集及AD转换电路、迟滞脉冲生成电路以及与所述电压采集及AD转换电路和所述迟滞脉冲生成电路相连的信号隔离电路，其中，所述信号隔离电路包括第一信号隔离电路和第二信号隔离电路；所述电压采集及AD转换电路，用于采集所述调理信号的正弦波波形，并转换得到低幅值的正弦波信号，并将所述低幅值的正弦波信号发送至所述第一信号隔离电路；所述迟滞脉冲生成电路，用于采集所述调理信号的正弦波生成包含频率值得数字脉冲方波信号，并将所述包含频率值得数字脉冲方波信号发送至所述第二信号隔离电路；所述第一信号隔离电路，用于隔离保护接收到的所述低幅值的正弦波信号，所述第二信号隔离电路，用于隔离保护接收到的所述包含频率值的数字脉冲方波信号，通过所述第一信号隔离电路和所述第二信号隔离电路，得到所述包含频率信息的处理信号，将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块。根据本专利技术的第二方面，提供了一种速度采集方法，该方法适用于本专利技术第一方面所描述的速度采集装置，该装置包括速度信号采集模块、信号调理模块、信号处理模块和信号计算模块，该速度采集方法包括：所述速度信号采集模块将采集到的机车外部磁电式编码器的正弦波速度信号发送给所述信号调理模块；所述信号调理模块调理接收到的所述正弦波速度信号，得到调理信号，并发送给所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于处理接收到的所述调理信号，得到包含频率信息的处理信号，并将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块；所述信号计算模块，用于根据所述包含频率信息的处理信号计算获得频率值，并通过所述频率值计算得到电机速度。优选的，所述信号调理模块包括分压电路、防护箝位及滤波电路和增益电路，其中，所述信号调理模块将接收到的所述正弦波速度信号调理转换为调理信号，并发送给所述信号处理模块包括：所述分压电路对接收到的所述正弦波速度信号进行降压处理，得到降压后的第一正弦波速度信号，并将所述第一正弦波信号发送给所述防护箝位及滤波电路；所述防护箝位及滤波电路将接收到的第一正弦波信号转换为稳定的信号后进行信号的滤波调理得到第一调理信号，将所述第一调理信号发送给所述增益电路；所述增益电路对接收到的第一调理信号进行固定增益的放大，得到所述调理信号，并发送给所述信号处理模块。优选的，所述防护箝位及滤波电路包括防护箝位电路和滤波电路，其中，所述防护箝位及滤波电路将接收到的第一正弦波信号进行调理转换为第一调理信号，并发送给所述增益电路，包括：所述防护箝位电路抑制所述第一正弦波速度信号产生高压幅值，得到稳定的第一正弦波信号，并发送给所述滤波电路；所述滤波电路消除所述稳定的第一正弦波速度信号中的高频噪声，得到所述第一调理信号，并发送给所述增益电路。优选的，所述信号处理模块包括电压采集及AD转换电路、迟滞脉冲生成电路、第一信号隔离电路和第二信号隔离电路，其中，所述信号处理模块处理接收到的所述调理信号，得到包含频率信息的处理信号，并将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块，包括：所述电压采集及AD转换电路，采集所述调理信号的正弦波波形，并转换得到低幅值的正弦波信号，并将所述低幅值的正弦波信号发送至所述第一信号隔离电路；所述迟滞脉冲生成电路，采集所述调理信号的正弦波生成包含频率值得数字脉冲方波信号，并将所述包含频率值得数字脉冲方波信号发送至所述第二信号隔离电路；所述第一信号隔离电路，隔离保护接收到的所述低幅值的正弦波信号，所述第二信号隔离电路，隔离保护接收到的所述包含频率值的数字脉冲方波信号，通过所述第一信号隔离电路和所述第二信号隔离电路，得到所述包含频率信息的处理信号，将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块。相较于现有技术，本专利技术通过速度信号采集模块将采集到的机车外部磁电式编码器的正弦波速度信号发送给所述信号调理模块；信号调理模块调理接收到的所述正弦波速度信号，得到调理信号，并发送给所述信号处理模块；信号处理模块处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种速度采集装置，其特征在于，该装置包括：速度信号采集模块，与所述信号采集模块相连的信号调理模块，与所述信号调理模块相连的信号处理模块，以及与所述信号处理模块相连的信号计算模块，其中，所述速度信号采集模块，用于将采集到的机车外部磁电式编码器的正弦波速度信号发送给所述信号调理模块；所述信号调理模块，用于调理接收到的所述正弦波速度信号，得到调理信号，并发送给所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于处理接收到的所述调理信号，得到包含频率信息的处理信号，并将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块；所述信号计算模块，用于根据所述包含频率信息的处理信号计算获得频率值，并通过所述频率值计算得到电机速度。

【技术特征摘要】
1.一种速度采集装置，其特征在于，该装置包括：速度信号采集模块，与所述信号采集模块相连的信号调理模块，与所述信号调理模块相连的信号处理模块，以及与所述信号处理模块相连的信号计算模块，其中，所述速度信号采集模块，用于将采集到的机车外部磁电式编码器的正弦波速度信号发送给所述信号调理模块；所述信号调理模块，用于调理接收到的所述正弦波速度信号，得到调理信号，并发送给所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于处理接收到的所述调理信号，得到包含频率信息的处理信号，并将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块；所述信号计算模块，用于根据所述包含频率信息的处理信号计算获得频率值，并通过所述频率值计算得到电机速度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号调理模块包括分压电路，与所述分压电路相连的防护箝位及滤波电路，以及与所述防护箝位及滤波电路相连的增益电路，其中，所述分压电路，用于对接收到的所述正弦波速度信号进行降压处理，得到降压后的第一正弦波速度信号，并将所述第一正弦波信号发送给所述防护箝位及滤波电路；所述防护箝位及滤波电路，用于将接收到的第一正弦波信号转换为稳定的信号后进行信号的滤波调理得到第一调理信号，将所述第一调理信号发送给所述增益电路；所述增益电路，用于对接收到的第一调理信号进行固定增益的放大，得到所述调理信号，并发送给所述信号处理模块。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述防护箝位及滤波电路包括防护箝位电路，以及与所述防护箝位电路相连的滤波电路，其中，所述防护箝位电路，用于抑制所述第一正弦波速度信号产生高压幅值，得到稳定的第一正弦波信号，并发送给所述滤波电路；所述滤波电路，用于消除所述稳定的第一正弦波速度信号中的高频噪声，得到所述第一调理信号，并发送给所述增益电路。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括电压采集及AD转换电路、迟滞脉冲生成电路以及与所述电压采集及AD转换电路和所述迟滞脉冲生成电路相连的信号隔离电路，其中，所述信号隔离电路包括第一信号隔离电路和第二信号隔离电路；所述电压采集及AD转换电路，用于采集所述调理信号的正弦波波形，并转换得到低幅值的正弦波信号，并将所述低幅值的正弦波信号发送至所述第一信号隔离电路；所述迟滞脉冲生成电路，用于采集所述调理信号的正弦波生成包含频率值得数字脉冲方波信号，并将所述包含频率值得数字脉冲方波信号发送至所述第二信号隔离电路；所述第一信号隔离电路，用于隔离保护接收到的所述低幅值的正弦波信号，所述第二信号隔离电路，用于隔离保护接收到的所述包含频率值的数字脉冲方波信号，通过所述第一信号隔离电路和所述第二信号隔离电路，得到所述包含频率信息的处理信号，将所述包含频率信息的处理信号发送给所述信号计算模块。5.一种速度采集方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕阳，尚敬，倪大成，许峻峰，李雪江，冯昊，徐绍龙，戴计生，胡晓东，邱岳烽，郭赞，冯斐强，谭富民，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43